CN105675587B - 基于激光诱导击穿光谱的电力设备在线监测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种电力设备的在线监测方法和装置，旨在解决电力设备在线监测的技术难题。本公开的技术关键在于：将激光聚焦到电力设备内部和/或表面的待检测物质，在被测物质处经激光诱导产生等离子体，通过对等离子体的光谱测量，定量的分析被检测物质的组成成分和含量，从而对电力设备运行过程中的老化、化学反应状态、表面吸附、放电产物沉积、真空泄漏、微水测量、固体溶解、液体溶解、气体溶解等一系列现象进行判断，达到电力设备在线监测的目的。

Description

基于激光诱导击穿光谱的电力设备在线监测方法及装置

技术领域

本公开涉及电力技术，具体涉及一种电力设备的在线监测装置及方法。

背景技术

电力设备的检修是整个电力系统管理工作的重要组成部分，对整个电力系统安全、可靠运行起着重要作用。电力设备的检修方式主要有停电检测和在线监测，停电检测需要将设备退出运行，然后根据设备的使用情况进行检修，此种方式在没有冗余设备设置的情况下会给用户带来长时间的停电，而且在电力设备退出运行过程中可能给设备带来进一步的损伤。在线监测作为现阶段电力部门主要推行的检修方式，其在设备正常运行的情况下进行检测，判断设备的运行状态，不需要停电，减少了用户的经济损失，同时也避免了电力设备通断过程中带来的额外磨损。

各种电力设备作为整个电力系统的组成部分，每一种电力设备的运行状态都可能影响到电力系统的安全运行，在整个设备的使用过程中，其内部或表面难免存在放电、老化、表面吸附、放电产物沉积、真空泄漏、含水量增加、固体溶解、液体溶解、气体溶解等现象。以开关电器领域为例，真空断路器灭弧室在出厂时要求真空度不低于1.33×10^-3Pa，在使用是压强不低于6.6×10^-2Pa，但是随着使用年限的增加，内部元件工作表面的放气与吸气过程，波纹管及其他密封部分密封性、长期的扩散、晶体材料间的腐蚀、吸气剂活性的丧失等因素都会引起灭弧室内真空度的降低，现有的真空灭弧室在线监测手段主要是通过观察灭弧室屏蔽罩上的颜色变化来判断内部真空度。又例如气体绝缘金属封闭开关设备(简称GIS，下文都采用GIS来表述)内部的SF₆断路器在开断电弧过程中会导致内部SF₆气体的分解从而影响SF₆断路器的使用寿命，一方面产生的气体分解产物会与SF₆气体相互混合，另一方面产生的固体分解产物会沉积在SF₆断路器外壳内表面。现阶段许多学者提出了通过检测SF₆分解产物来判断SF6断路器电寿命的方案，但是还没有有效的检测方式能够对SF₆断路器内部SF₆气体分解成分和含量进行在线监测。以上仅作为部分电力设备进行在线监测困难的例子，但同时也是急需解决的问题，变压器、绝缘电缆等电力设备也面临同样的问题，现有的技术手段很难针对上述设备进行行之有效的在线监测，电力设备的在线监测现在已经成为各个电力公司和电力部门急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的问题，本公开提出了：

一种电力设备在线监测装置，所述装置包括：

激光器，所述激光器用于产生激光，其中：所述激光用于激发电力设备内部和/或表面待检测的物质产生等离子体，所述等离子体能产生光谱信号；以及

光探测器，所述光探测器用于对所述光谱信号进行探测，并对探测到的光谱信号进行分析处理，以确定所述物质的成分和含量。

优选的，所述装置还包括:

辅助器件，所述辅助器件至少包括一第一聚焦透镜、一第二聚焦透镜、光纤；

所述第一聚焦透镜用于将所述激光器产生的激光聚焦于电力设备内部和/或表面待检测的物质；

所述第二聚焦透镜用于将所述等离子体产生的光汇聚到一点；

所述光纤用于将第二聚焦透镜汇聚的光传播到光探测器。

优选的，所述对探测到的光谱信号进行分析处理包括：分析光谱信号组成、分析光谱信号强度、分析等离子体温度、分析等离子体密度。

优选的，所述装置采用双脉冲激光诱导方式和/或通过对等离子体发射的光谱进行多次叠加增强检测限。

优选的，根据测量到的电力设备内部被测物质发出的单条光谱信号强度来判断设备运行情况，或根据两条或更多条特征光谱信号的相对强度来反映设备的运行情况。

优选的，在单次脉冲检测限不足情况下，对被测电力设备采用多次激光脉冲激发产生等离子体，对产生的等离子体发射光谱信号进行叠加，其叠加次数根据实际所需最小检测限进行确定。

优选的，所述电力设备为电力系统中发电、输电、变电、配电、用电中任一环节所使用的设备；

所述待检测物质包括电力设备内部或表面的固体、液体、气体或其混合物。

优选的：所述装置为便携式装置。

就本公开而言，本公开的在线监测装置可以应用于电力设备内部真空度的在线监测，电力设备内部放电特性的在线监测，电力设备内部或表面绝缘老化情况的测量，电力设备的成分深度剖析，电力设备内部温度的在线监测，电力GIS内SF₆分解产物的在线监测，电力设备内气体溶解，电力变压器内微水测量等。

此外，本公开还进一步提出了：

一种对电力设备进行在线监测的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S100：通过激光器产生激光；

S200：利用所述激光来激发电力设备内部和/或表面待检测的物质以产生等离子体，所述等离子体能产生光谱信号；

S300：使用光探测器对所述光谱信号进行探测，并对探测到的光谱信号进行分析处理，以确定电力设备的物质成分和含量。

优选的，

所述步骤S100之后、步骤S200之前还还包括以下步骤：

S101：使用第一聚焦透镜将所述激光器产生的激光聚焦于电力设备内部或表面待检测的物质；

所述步骤S200之后、步骤S300之前还包括以下步骤：

S201：使用第二聚焦透镜将等离子体产生的光汇聚到一点；

S202：使用光纤将第二聚焦透镜所汇聚的光传播到光探测器。

也就是说，本公开揭示了一种电力设备的在线监测方法，并提供了相应的在线监测装置，以满足电力部门检修的需求。容易理解，本公开不仅仅限于技术背景所述的电力系统设备的在线监测，还可以用于其它电力设备的在线监测。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开一个实施例提供的在线监测装置的结构示意图，其中包括激光器1，光探测器2，电力设备3；

图2为本公开一个实施例提供的在线监测装置的结构示意图，其中包括激光器1，光探测器2，电力设备3，第一聚焦透镜4，第二聚焦透镜5，光纤6；

图3为本公开一个实施例提供的在线监测装置的结构示意图，其中包括激光器1，光探测器2，真空灭弧室301，第一聚焦透镜4，第二聚焦透镜5，光纤6；

图4为本公开一个实施例用于真空断路器真空度在线监测中H光谱信号强度随气压变化曲线；

图5为本公开一个实施例提供的在线监测装置的结构示意图，其中包括激光器1，光探测器2，GIS302，第一聚焦透镜4，第二聚焦透镜5，光纤6，GIS观察窗7，被测SO₂气体8；

图6为本公开一个实施例提供的在线监测装置用于电力设备绝缘老化之油纸绝缘老化测试时的结构示意图，其中包括激光器1，光探测器2，油纸303，第一聚焦透镜4，第二聚焦透镜5，光纤6；

图7a,7b分别为本公开一个实施例中油纸老化时间和其CO₂分解产物浓度的关系图,以及激光诱导击穿光谱检测CO₂中CO₂浓度与相应信号强度的关系图；

图8为本公开一个实施例提供的在线监测装置用于电力设备成分深度剖析之铜材料深度剖析中脉冲激光次数与CuⅠ521.6nm信号强度的关系图；

图9为本公开一个实施例提供的在线监测装置用于电力设备内气体溶解在线监测中氮气含量与其信号强度关系图；

图10为本公开一个实施例提供的在线监测装置用于电力设备内微水测量中不同微水条件下OⅠ777nm波长与相应信号强度关系图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本公开做进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实例仅仅用于解释本公开，而非本公开的限定。另外还需说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了本公开相关的结构而非全部结构。

本说明书中每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本公开概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是：结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本公开的范围内。

参见图1，在一个实施例中，本公开提供了一种电力设备在线监测装置，所述装置包括：

激光器1，所述激光器用于产生激光，其中：所述激光用于激发电力设备3内部和/或表面待检测的物质产生等离子体，所述等离子体能产生光谱信号；以及

光探测器2，所述光探测器用于对所述光谱信号进行探测，并对探测到的光谱信号进行分析处理，以确定所述物质的成分和含量。

对于本领域技术人员而言，利用上述实施例对有关物质成分和含量的检测可以包括但不限于：真空腔内真空度测量、电力设备运行过程的老化、化学反应状态、表面吸附、放电产物沉积、电力设备表面物质深度剖析、真空泄漏、微水测量、固体溶解、液体溶解、气体溶解、磁场测量等等。

就上述实施例而言，其利用激光诱导击穿光谱技术(Laser-induced breakdownspectroscopy)，通过对光谱信号的探测和分析来确定电力设备内部和/或表面待检测物质的成分和含量。也就是说，由于能够确定电力设备内部和/或表面待检测物质的成分和含量，所以上述实施例实现了一种在线监测电力设备运行状态的技术方案。

进一步的，上述实施例也完全可以在不付出创造性劳动的前提下用于在线监测其它机电设备的运行状态。

容易理解的，激光器相关参数应保证能够激发被测对象产生等离子体。

优选的，激光器选择脉冲激光器。

此外，所述光探测器用于对等离子体发射的光谱信号进行分析，主要用于光谱信号组成，光谱信号强度，等离子体温度，等离子体密度的分析等等。

优选地，所述光探测器至少可以选择高分辨率的光谱仪、或增强型电荷耦合器件(Intensified Charge Coupled Device，简称ICCD)，或光电倍增管等。视分析的需求，所述光探测器可以进一步可操作地耦接数据处理装置，例如计算机、笔记本电脑等数据处理装置。

优选的，所述装置采用双脉冲激光诱导方式和/或通过对等离子体发射的光谱进行多次叠加增强检测限。优选的，在单次脉冲检测限不足情况下，对被测电力设备采用多次激光脉冲激发产生等离子体，对产生的等离子体发射光谱信号进行叠加，其叠加次数根据实际所需最小检测限进行确定。也就是说，此处着重于增强检测限。

优选的，根据测量到的电力设备内部被测物质发出的单条光谱信号强度来判断设备运行情况，或根据两条或更多条特征光谱信号的相对强度来反映设备的运行情况。也就是说，当采用相对强度的方案时，该实施例实际体现了相对强度标定的方法。这些可以由光探测器来判断，或者根据实际情况由光探测器可操作地耦接的数据处理装置来判断。

优选的，所述电力设备为电力系统中发电、输电、变电、配电、用电中任一环节所使用的设备。

所述待检测物质包括电力设备内部或表面的固体、液体、气体或其混合物。

参见图2，在另一个实施例中，所述装置还包括:

辅助器件，所述辅助器件至少包括一第一聚焦透镜4、一第二聚焦透镜5、光纤6；

所述第一聚焦透镜4用于将所述激光器1产生的激光聚焦于电力设备3内部和/或表面待检测的物质；

所述第二聚焦透镜5用于将所述等离子体产生的光汇聚到一点；

所述光纤6用于将第二聚焦透镜汇聚的光传播到光探测器。

容易理解，与前一个实施例对比的话，光谱信号、光是从不同角度对事物的不同表达方式。

对于该实施例而言：首先，辅助器件对于本公开的装置不是必需的，可以根据现场在线监测的要求和条件灵活配置；其次，辅助器件的主要作用在于实现本公开的在线监测装置的聚光功能，从而更加有利于光谱信号的分析，提高分析精度，节约分析时间：不论是用于激光聚焦还是用于汇聚等离子体产生的光，如果需要有多路激光去激发待检测的物质以及对应的要有多路光谱信号待分析，那么最好在不同的光路上配置多个聚焦透镜；再次，用光纤作为光的传输路径也能减少信号的损失。

优选地，采用两束时间间隔极短的激光脉冲诱导产生等离子体，收集等离子体光谱信号。

优选地，所述光探测器能够同时测量多种元素的光谱信号。容易理解，这要求光探测器具备多路同时探测的能力。

更优的，所述在线监测装置容易实现较高的精度：以避免激光入射路径上的光谱干扰、以及避免汇聚等离子体产生的光的汇聚路径上的光谱干扰为原则。即，以避免所有光路上的光谱干扰为原则，例如采用如下技术手段或其他能实现上述原则的手段，具体的，使得所述装置具备或者便于切换：多个不同的激光射入位置，和多个不同的探测光谱信号的位置。

此外，优选满足如下条件的光纤：光的能量在光纤内的衰减程度尽量小。

参见图3，在另一个实施例中，本公开提供了针对真空灭弧室的在线监测装置的结构示意图，其中包括激光器1，光探测器2，真空灭弧室301，第一聚焦透镜4，第二聚焦透镜5，光纤6。

假设真空灭弧室为真空断路器的灭弧室，激光器选择脉冲激光器。脉冲激光器产生脉冲激光，用于激发真空断路器的屏蔽罩表面产生等离子体，此激光能量和激光波长根据屏蔽罩的铜材料的性质选取，假设选取激光能量8mJ，脉冲宽度8ns，激光波长1064nm；

所述第一聚焦透镜4用于将所述脉冲激光器产生的激光聚焦于屏蔽罩表面，假设此实施例中根据空间位置分布选取聚焦透镜焦距为15cm；

所述第二聚焦透镜5用于将激光诱导产生的等离子体发射的光汇聚到一点，假设此实施例中根据空间位置分布选择聚焦透镜焦距为15cm；

所述光纤6用于将第二聚焦透镜5汇聚的光传播到光探测器。

这意味着，该实施例解决了真空断路器真空度难于实现在线监测的问题。

本实施例中H光谱信号强度随气压变化曲线如图4所示。如前所述，通过对光谱信号进行定量分析，就能够确定电力设备内部和/或表面待检测物质的成分和含量，从而实现在线监测电力设备的运行状态。

优选地，脉冲激光器脉冲持续时间在纳秒量级，避免激光引起真空断路器的击穿。

更加优选地，采用双脉冲激光诱导方式增强等离子体发射光谱信号的强度。

优选地，所述第一聚焦透镜4和第二聚焦透镜5的焦距根据透镜与真空断路器和光纤的距离选择，同时选择的透镜保证透镜光吸收系数和光反射系数尽量小，以使激光能量损失尽可能小。

参见图5，本公开一个实施例提供的在线监测装置的结构示意图，所述装置用于GIS内SF₆分解产物在线监测。该装置包括激光器1，光探测器2，GIS302，第一聚焦透镜4，第二聚焦透镜5，光纤6，GIS观察窗7，被测SO₂气体8。

激光器以脉冲激光器为例，脉冲激光器用来产生脉冲激光，用以激发GIS302内SF₆气体及其分解产物，此激光能量和激光波长根据GIS内的SF₆气体和其分解产物的性质选取；

所述第一聚焦透镜4用于将所述脉冲激光器产生的激光聚焦于GIS内部；

所述第二聚焦透镜5用于将激光诱导产生的等离子体发射的光汇聚到一点；

所述光纤用于将第二聚焦透镜5汇聚的光传播到光探测器；

类似的，在该实施例中，所述光探测器用于对SF₆及其分解产物的等离子体发射的光谱信号进行分析，主要用于光谱信号组成，光谱信号强度，等离子体温度，等离子体密度的分析等等。

这意味着，该实施例解决了GIS运行状态难于实现在线监测的问题。

优选地，所述脉冲激光器脉冲持续时间在纳秒量级，避免激光引起的GIS内的击穿。

优选地，所述第一聚焦透镜4和第二聚焦透镜5的焦距根据透镜与GIS和光纤的距离选择，同时选择的透镜保证透镜光吸收系数和光反射系数尽量小，以使激光能量损失尽可能小。

优选的，激光聚焦的位置可以为GIS内部的气体物质，也可以为GIS内表面的固体物质。

参见图6，本公开一个实施例提供的在线监测装置的结构示意图，所述装置用于电力设备绝缘老化情况之油纸绝缘老化测试。此装置包括：激光器1，光探测器2，油纸303，第一聚焦透镜4，第二聚焦透镜5，光纤6。

激光器以脉冲激光器为例，所述脉冲激光器产生脉冲激光，用于激发油纸老化产生的物质，此激光能量和激光波长根据油纸老化产生的物质的性质选取；

所述第一聚焦透镜4用于将所述脉冲激光器产生的激光聚焦于油纸表面；

所述第二聚焦透镜5用于将激光诱导产生的等离子体发射的光汇聚到一点；

所述光纤6用于将第二聚焦透镜5汇聚的光传播到光探测器；

所述光探测器用于对油纸老化产生的物质的等离子体发射的光谱信号进行分析，主要用于光谱信号组成，光谱信号强度，等离子体温度，等离子体密度的分析等等。

这意味着，该实施例能够解决在线监测油纸的问题。

图7a,7b分别为本公开一个实施例中油纸老化时间和其CO₂分解产物浓度的关系图,以及激光诱导击穿光谱检测CO₂中CO₂浓度与相应信号强度的关系图。如前所述，通过对光谱信号进行定量分析，就能够确定电力设备内部和/或表面待检测物质的成分和含量，从而实现在线监测电力设备的运行状态。

优选地，所述脉冲激光器脉冲持续时间在纳秒量级，避免激光引起的油纸附近的局部放电。

参考图3，本公开一个实施例提供的在线监测装置的结构示意图，所述装置还用于电力设备成分深度剖析之铜材料深度剖析。

激光器以脉冲激光器为例，所述脉冲激光器产生脉冲激光，用于激发铜材料表面老化产生的物质，此激光能量和激光波长根据铜的性质选取；

所述第一聚焦透镜4用于将所述脉冲激光器产生的激光聚焦于铜材料表面；

所述第二聚焦透镜5用于将激光诱导产生的等离子体发射的光汇聚到一点；

所述光纤6用于将第二聚焦透镜5汇聚的光传播到光探测器；

所述光探测器用于对铜材料的等离子体发射的光谱信号进行分析，主要用于光谱信号组成，光谱信号强度，等离子体温度，等离子体密度的分析。

这意味着，该实施例能够解决在线监测铜材料表面沉积物的问题。

进一步参见图8，其示意了CuⅠ521.64nm信号强度与脉冲个数的关系。由于每次激光激发以后会在电力设备表面有一定的深度，所以图8可以作为激光诱导击穿光谱用于电力设备成分深度剖析的数据支撑。

优选地，所述脉冲激光器脉冲持续时间在纳秒量级，避免激光引起的铜材料附近的局部放电。

优选地，所述第一聚焦透镜4和第二聚焦透镜5的焦距根据透镜与铜材料和光纤的距离选择，同时选择的透镜保证透镜光吸收系数和光反射系数尽量小，以使激光能量损失尽可能小。

参见图2，在另一个实施例中，所述装置还用于电力设备内气体溶解在线监测之氮气溶解分析。

激光器以脉冲激光器为例，所述脉冲激光器产生脉冲激光，用于激发氮气，此激光能量和激光波长根据氮气的性质选取。

所述光探测器用于对氮气的等离子体发射的光谱信号进行分析，主要用于光谱信号组成，光谱信号强度，等离子体温度，等离子体密度的分析等等。

如图9所示，为LIBS分析氮气的溶解量的光波长和强度的关系图，展示了不同氮气溶解量下LIBS信号具有不同的强度。如前所述，通过对光谱信号进行定量分析，就能够确定电力设备内部和/或表面待检测物质的成分和含量，从而实现在线监测电力设备的运行状态。

这就是说，该实施例能够解决对电力设备的气体溶解在线监测的问题。

参见图2，在另一个实施例中，所述装置还能够用于电力设备内微水测量。

激光器以脉冲激光器为例，所述脉冲激光器产生脉冲激光，用于激发电力设备内的物质，此激光能量和激光波长根据电力设备内微水的性质选取；

如图10所示，为LIBS分析微水中氧的光波长和强度的关系图，展示了不同微水条件下LIBS信号具有不同的强度。如前所述，通过对光谱信号进行定量分析，就能够确定电力设备内部和/或表面待检测物质的成分和含量，从而实现在线监测电力设备的运行状态。

这就是说，该实施例能够解决对电力设备内部微水在线监测的问题。

容易理解，不局限于上述各个实施例，本公开的在线监测装置能够对电力设备运行过程中的老化、化学反应状态、表面吸附、放电产物沉积、真空泄漏、微水测量、固体溶解、液体溶解、气体溶解等一系列现象进行在线监测。更进一步的，该在线监测装置也不局限于电力设备。

更进一步的，容易理解，由于激光器能够小型化，而本公开的装置结构相对简单，且用于电力设备在线监测时，现场往往具备电源，因此，所述在线监测装置能够实现为便携式激光诱导击穿光谱仪的形式。该便携装置内部包含激光器，此激光器波长和能量根据预先需要检测的电力设备的物质可进行灵活选取。

与前述装置相对应的，在另一个实施例中，本公开还揭示了一种对电力设备进行在线监测的方法，所述方法包括以下步骤：

S100：通过激光器产生激光；

S200：利用所述激光来激发电力设备内部和/或表面待检测的物质以产生等离子体，所述等离子体能产生光谱信号；

S300：使用光探测器对所述光谱信号进行探测，并对探测到的光谱信号进行分析处理，以确定电力设备的物质成分和含量。

优选的，

所述步骤S100之后、步骤S200之前还还包括以下步骤：

S101：使用第一聚焦透镜将所述激光器产生的激光聚焦于电力设备内部或表面待检测的物质；

所述步骤S200之后、步骤S300之前还包括以下步骤：

S201：使用第二聚焦透镜将等离子体产生的光汇聚到一点；

S202：使用光纤将第二聚焦透镜所汇聚的光传播到光探测器。

以上仅为本公开的部分实施例，并不代表所有的实施例。

综上所述，本公开具有特点：

(1)本公开首次提出了一种新的电力设备在线监测方法，只要电力设备内部或表面发生了物质成分和含量发生变化，就能够通过此种方法检测，能够实现在线检测；

(2)抗电磁干扰能力强：本装置几乎均为光学结构，检测通道也为光路系统，具备非常强的抗电磁干扰能力；

(3)操作方便，使用简单；

(4)体积小，便于携带；

(5)针对标定和增强检测限，本公开分别提出了光谱信号相对强度标定的方法、光谱叠加技术增强检测限的方法和双脉冲技术增强检测限的方法。

总之，本公开所述的测量方法和装置能够对被测对象进行精确的在线检测，检测精度高，检测范围广，抗电磁干扰能力强，容易实现，适用于工程实际。

尽管参照本公开的多个解释性实施例对本公开进行了描述，但是，应该理解，在不付出创造性劳动的情况下，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本公开的原则范围和精神之内。

Claims (7)

1.一种电力设备在线监测装置，其特征在于，所述装置包括：

激光器，所述激光器用于产生激光，其中：所述激光用于激发电力设备内部和/或表面待检测的物质产生等离子体，所述等离子体能产生光谱信号；以及

光探测器，所述光探测器用于对所述光谱信号进行探测，并对探测到的光谱信号进行分析处理，以确定所述物质的成分和含量，在单次脉冲检测限不足情况下，对被测电力设备采用多次激光脉冲激发产生等离子体，对产生的等离子体发射光谱信号进行叠加，其叠加次数根据实际所需最小检测限进行确定；

其中，视分析的需求，所述光探测器可操作地耦接数据处理装置；

对所述物质的成分和含量的检测包括：电力设备运行过程的老化、化学反应状态、电力设备表面物质深度剖析、固体溶解、液体溶解、气体溶解、或磁场测量；

其中，

所述装置还包括:

辅助器件，所述辅助器件至少包括一第一聚焦透镜、一第二聚焦透镜、光纤；

所述第一聚焦透镜用于将所述激光器产生的激光聚焦于电力设备内部和/或表面待检测的物质；

所述第二聚焦透镜用于将所述等离子体产生的光汇聚到一点；

所述光纤用于将第二聚焦透镜汇聚的光传播到光探测器；

且，所述对探测到的光谱信号进行分析处理包括：分析光谱信号组成、分析光谱信号强度、分析等离子体温度、或分析等离子体密度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

所述装置采用双脉冲激光诱导方式和/或通过对等离子体发射的光谱进行多次叠加增强检测限。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：

根据测量到的电力设备内部被测物质发出的单条光谱信号强度来判断设备运行情况，或根据两条或更多条特征光谱信号的相对强度来反映设备的运行情况。

4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于:

所述电力设备为电力系统中发电、输电、变电、配电、用电中任一环节所使用的设备；

所述待检测物质包括电力设备内部或表面的固体、液体、气体或其混合物。

5.根据权利要求1-4任一项所述的装置，其特征在于：所述装置为便携式装置。

6.一种根据权利要求1所述电力设备在线监测装置对电力设备进行在线监测的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S100：通过激光器产生激光；

S200：利用所述激光来激发电力设备内部和/或表面待检测的物质以产生等离子体，所述等离子体能产生光谱信号，在单次脉冲检测限不足情况下，对被测电力设备采用多次激光脉冲激发产生等离子体，对产生的等离子体发射光谱信号进行叠加，其叠加次数根据实际所需最小检测限进行确定；

S300：使用光探测器对所述光谱信号进行探测，并对探测到的光谱信号进行分析处理，以确定电力设备的物质成分和含量；

其中，视分析的需求，还包括所述光探测器可操作地耦接数据处理装置的步骤；

对所述物质的成分和含量的检测包括：电力设备运行过程的老化、化学反应状态、电力设备表面物质深度剖析、固体溶解、液体溶解、气体溶解、磁场测量。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：

所述步骤S100之后、步骤S200之前还还包括以下步骤：

S101：使用第一聚焦透镜将所述激光器产生的激光聚焦于电力设备内部或表面待检测的物质；

所述步骤S200之后、步骤S300之前还包括以下步骤：

S201：使用第二聚焦透镜将等离子体产生的光汇聚到一点；

S202：使用光纤将第二聚焦透镜所汇聚的光传播到光探测器。